автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Основные факторы и режимы эффективного растворения сухого молока и разработка аппаратов для его осуществления

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. СОВРЕМЕННЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ, ПРШЕНЯЕМЫХ Ш ВОССТАНОВЛЕНИЯ СУХОГО МОЛОКА, И ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСТВОРЕНИЯ СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ.

1.1. Восстановленные молочные продукты

1.2. Современное оборудование, применяемое для растворения молочных продуктов •

1.3. Современные аппараты для растворения твердых веществ.

1.4. Факторы, обуславливающие способность сухих молочных продуктов к растворению.

1.5. Основные параметры технологического процесса восстановления сухого молока

1.6. Современные представления о процессе растворения твердых веществ.

Выводы.

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ,

АНАЛИЗОВ И ОБРАБОТКИ ПОЛУЧЕННЫХ ДАННЫХ.

2.1. Прибор для определения эффективных режимов растворения.

2.2. Прибор для изучения динамики процесса растворения на примере модельной системы

2.3. Прибор для увлажнения и агломерации сухого молока.

2.4. Прибор для моделирования процесса движения частиц в среде вязкой жидкости

2.5. Показатели, использованные для оценки эффективности процесса растворения и качества восстановленного молока.

2.6. Методика планирования экспериментов и обработки полученных результатов

Выводы.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ РАСТВОРЕНИЯ СУХОГО

МОЛОМ.

3.1. Анализ основных технологических параметров, определяющих условия растворения сухого молока

3.2. Изучение влияния влажности и структуры частиц сухого молока на процесс растворения

3.3. Изучение динамики растворения сухого молока на примере модельной системы.

3.4. Моделирование влияния собственных перемещений на процесс их растворения

3.5. Анализ и обобщение полученных результатов экспериментальных исследований.

Выводы.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА, ИСПЫТАНИЕ И ПРОМЫШЛЕННОЕ ОСВОЕНИЕ НОВЫХ АППАРАТОВ ДШ ВОССТАНОВЛЕНИЯ СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРООТТОВ.

4.1. Исходные предпосылки разработки новых аппаратов для растворения сухих молочных продуктов.

4.2. Установка Ж-ОВМ. Основные режимы эксплуатации и качественные показатели восстановленно*t го молока.

4.3. Аппарат для растворения сухого молока с перемешиванием в замкнутом объеме.

4.4. Разработка аппаратов проточного типа увеличенной производительности

4.5. Многоступенчатый аппарат для многостадийного растворения сухого молока . Ill Выводы.

ГЛАВА 5. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА

ОСНОВНЫЕ вывода

В решениях ХХУ1 съезда КПСС/1/, в Продовольственной программе СССР/2/ одной из важнейших задач пищевых отраслей промышленности является комплексное использование сырья, повышение качества выпускаемых продуктов, обеспечение всех регионов страны полноценными продуктами питания. Как и ранее в двенадцатой пятилетке будут расширяться объемы производства сухого молока для полного и постоянного удовлетворения растущего спроса населения полноценным питьевым молоком и другими продуктами, полученными восстановлением из сухого молока. Одним из важнейших направлений продовольственной программы является в первую очередь сокращение потерь пищевых продуктов при их переработке. Очень многое в этом отношении предстоит сделать в молочной промышленности, в том числе для совершенствования процессов и оборудования по переработке сухого молока на городских молочных заводах (ГМЗ).

В настоящее время из-за несовершенства эксплуатируемых аппаратов для восстановления сухого молока имеют место потери ценного пищевого сырья, значительные производственные затраты, что повышает себестоимость, снижает выход готовой продукции.

За последние 20-25 лет в молочной промышленности, в основном, развивались направления, связанные с производством сухого молока, а вопросы создания научно-обоснованной технологии и оборудования для производства восстановленного молока практически не разрабатывались.

По этой причине на предприятиях отрасли в настоящее время . эксплуатируются установки, не учитывающие специфики свойств сухого молока и не обеспечивающие необходимых качественных показателей восстановленного продукта.

Учитывая изложенное разработка современного промышленного оборудования для производства восстановленного молока, обеспечи

Бающего наряду с высокой производительностью требуемое качество продукта, сокращение продолжительности технологического процесса и снижение потерь ценного пищевого сырья, является актуальной задачей отрасли/3/.

Настоящая диссертационная работа посвящена разработке новых типов аппаратов для восстановления сухих молочных продуктов на основе изучения факторов, обуславливающих эффективность процесса их растворения, как одного из направлений в разработке системы машин для комплексной механизации технологических процессов /14/. В задачи исследований входило:

- анализ современного технического уровня оборудования, применяемого для растворения;

- анализ современных представлений о процессе растворения сухих молочных продуктов;

- проведение исследований и выявление основных закономерностей взаимодействия частицы сухого молока с водой и динамики её растворения;

- создание и испытание макетных образцов аппаратов непрерывного действия для растворения сухого молока;

- создание, испытание и внедрение в производство промышленных аппаратов для восстановления сухих молочных продуктов.

При выполнении диссертационной работы были использованы труды советских и зарубежных ученых в области процессов и оборудования молочной промышленности, производства сухих молочных продуктов и их восстановления. В частности автор базировался на трудах Г.А.Кука, Г.С.Инихова, Н.Н.Липатова, В.Д.Харитонова, Г.Б.дворецкого, В.Н.Фавстовой, К.И.Тарасова, А.И.Бурыкина, Т.Бума, М.Шульца, и др.

Также использована литература, посвященная процессам перемешивания, массообмена, смачиванйя, растворения. Среди этой литературы следует назвать книги А.Г.Касаткина, А.НЛлановского,

Й.Г.Романкова, А.С.Гинзбурга, Г.А.Аксельруда, З.Штербачека,

Ф.Стренка и других.

Проведен широкий патентный поиск как отечественных так и зарубежных изобретений.

Основные исследовательские работы выполнялись во ВНШИ и МИНХ им.Г.В.Плеханова, разработка и изготовление оборудования осуществлялись Волжским ПО механических предприятий, испытания макетных установок и промышленных аппаратов проводились на предприятиях молочной промышленности г.Горького и области.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ научно-технической и патентной литературы позволил установить, что одним из основных недостатков применяемых в промышленности аппаратов для растворения сухих молочных продуктов является одновременная подача продукта и всего требуемого количества воды. Это приводит к снижению эффективности процесса и большим энергозатратам.

2. Разработана методика экспериментального исследования процесса растворения сухих молочных продуктов на его модельных системах. Для осуществления этой методики предложены приборы для агломкрации продукта и для визуального наблюдения за его растворением.

3. Экспериментально выявлены зависимости эффективности раство-рвния сухих молочных продуктов от гидродинамических и температурных режимов его проведения.

4. Для интенсификации растворения сухих молочных продуктов предложено осуществление их предварительного увлажнения. Установлено, что наиболее эффективно их увлажнять до 9-14% содержания влаги.

5. Осуществлено моделирование процесса растворения. Предложены физические модели растворения частиц сухого продукта при его обтекании и при их собственных перемещениях в жидкости.

6. На основе теоретических и экспериментальных исследований получены формулы, связывающие механические воздействия жидкости на частицы сухого продукта и взаимодействие частиц на эффективность их растворения.

7. Разработаны и промышленно апробированы два новых типа аппаратов для растворения ( а.с. №904646, № 969229).

8. Предложен новый многостадийный (многоступенчатый) способ растворения сухих молочных продуктов. Суть способа заключается в проведении растворения в несколько стадий, на каждой из которой уменьшается концентрация готового продукта (заявка № 3625023/28-13,полож.решение от 04.05.84г.).

9. Разработан, испытан и внедрен на Дзержинском комбинате молочных продуктов аппарат Я16-0ВЕ, работающий на принципе многостадийного (многоступенчатого) растворения сухого продукта.

10. Реальный экономический эффект на каждый аппарат составляет 36 тыс.рублей в год.

1. Директивы Х2У1 съезда КПСС по пятилетнему плану развития . народного хозяйства на 1981-1985г.г.

2. Материалы майского (1982г.) Пленума ЦК КПСС. Продовольствен. ная. программа.

3. Продовольственная программа: проблемы разработки и реализации; М. '/Наука", 1983.

4. Аксельруд Г.А., Молчанов АД. Растворение твердых веществ-М., "Химия", 1977, 268с.

5. Аксельруд Г.А. ЖПХ, 1953 г., т.27, вып.10, с.1446-1463

6. Аксельруд Г.А. ЖПХ, 1954г., т.28, вып.10, с.1725-1736.

7. Артамонов Ю.Ф. и др. А.С. В 190332

8. Аэров М.Э., Тодес О.М. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем,1. Л., "Химия", 1968,510 с.

9. Адлер 10. П.,Марков а Е.В., Грановский Ю.В., Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий,- IW , "Наука", 1976, 280.с. . .

10. Батунер Л.М., Позин М.Е., Математические методы в химичес-. кой технике, Л.,"Химия" 1971, 628 с.

11. Бурыкин А.И. Исследование процесса дражирования сухого цельного молока в псевдоожияенном слое и повышение скорости.его. растворения.; Диссертация на соискание ученой степени кавдит дата технических наук,М., .ВНШМП, 1979

12. Бурыкин А.И., Маликов С.А. и др. Изучение процесса перемешивания жира з капиллярно-пористой структуре частиц сухогомолока, Труды ВЕИМИ, 1977, вып. 46, с.92-94

13. Бурыкин А.И. Харитонов В.Д. Исследование краевых углов смачив смачивания некоторых видов сухих молочных продуктов,-Труды ВШШ, 1977, вып.46 с.86-90

14. Временные методические указания по разработке систем машин для комплексной.механизации мясной и молочной промышленности до 1995 г. М. ,ВШ4ЭШ1родмаш, 1984

15. Вигдорчик Е.М., Шейнин А.Б. Математическое моделирование непрерывных процессов растворения. Л., "Химия",1971,248 с.

16. Геккер И.Е. Процессы и аппараты пищевых производств,М., Госторгиздат, 1963, 292 с.

17. Гинзбург А.С., Громов М.А., Красовская Г.И. Теплофизические характеристики пищевых продуктов,М., "Пищевая промышленность" 1980, 288 с.

18. Горбатова К.К. Биохимия молока и молочных продуктов,- М., "Пищевая промышленноете",1980, 272 с.

19. Гоуат Г., Райт Н. Факторы,обуславливающие растворимость сухого молока. Тр. Международного молочного конгресса, М., Пищепромиздат, 1936, C.II3-II4

20. Дворецкий Г.Б. Исследование смачиваемости сухих молочных продуктов, "Молочная промышленность", 1972, Ж, с.19

21. Дворецкий Г.Б. Смачивание сухих молочных продуктов, "Молочная промышленность", 1971, HI, с.23

22. Зимон А.Д. Адгезия пыли и порошков, М., "Химия", 1976

23. Здановский А.Б. Кинетика растворения природных солеи в условиях вынужденной конвекции,- Л., Госхимиздат, 1956; 219с.

24. Инихов Г.С. Биохимия молока,- Москва,"Пищепромиздат", 1956.

25. Информационная карта ЩИИТЭИМясомолпрома JS 5 33 - 50 М-78

26. Кафаров В.В. Процессы перемешивания в жидких средах,- Л., Госхимиздат, 1949, с.88- 142

27. Касаткин.А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии ,Н., "Химия", 1971,.784 с.29ж Кивенко С.Ф„ Страхов В.В. Производство сухого и сгущенного молока Пищевая промышленность,.М., 1965 г., 117 с.

28. Крадинов В.Н. Исследование процесса получения сухого цельного быстрорастворимого молока с добавками ПАВ;- Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, М., ВНИИШ, 1980.

29. Кугенев П.В. Молоко и молочные продукты,- М., Россельхоз-издат 1974.

30. Кршкев С.М., Харитонов В.Д., Шуваев В.А. Изучение условий, влияющих на скорость растворения сухого молока распылительной сушки,- Известие ВУЗов. Пищевая технология, 1978, js 4.

31. Липатов Н.Н. Проблемы производства сухого быстрорастворимого . молока,- "Молочная промышленностьУ 1970, £ 2, с.II

32. Липатов Н.Н.,Бурыкин А.И. и др. Установка для непрервыногополучения сухого быстрорастворимого молока, А.С, Ж736935

33. Липатов Н.Н., Бурыкин А.И., Крадинов В.Н., Филатов Ю.И. Способ получения сухого цельного быстрорастворимого молока, А.С. J51005342

34. Липатов Н.Н. и др. Создание установки для растворения сухого молока, Отчет о НИР по теме JS 10 - НИС - 83, 1983, !Ж1игл.Г.В.Плеханова.

35. Липатов Н.Н. и др. Производство восстановленных и.рекомбини-рованных молочных продуктов, ЦНИИТЭИМясомолпром., 1981.

36. Липатов Н.Н., Стриго А.С. и др. Установка для восстановления сухого молока, А.С. № 904646.

37. Липатов Н.Н. и др. Разработка рекомендаций.по совершенствованию производства восстановленного молока,- Отчет о НИР по теме if? 10 НИС - 81. МИНХ им.Плеханова, 1982, Книга I.

38. Липатов Н.Н., Харитонов В.Д., Сухое молоко М."Легкая и пищевая промышленность", 1981, 264с.

39. Липатов Н.Н., Тарасов К.Н. Воздух в молоке и молочных продуктах, Известия ВУЗов, Пищевая технология, 1983, № 3,с.6-13

40. Лонцин М., Мерсон Р. Основные процессы и аппараты пищевых производств, М., Легкая и пищевая промышленность,1983,382с

41. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа, Изд.4 е., М.,"Наука", 1973, 847 с

42. Мартынова К.Г., Пономарева Н,Л., Репина Л.Я. Выбор условий восстановления сухого обезжиренного'молока пленочной сушки,v- "Молочная промышленность", 1968t № 7, с.9-11

43. Маслов Е.И. Теория Шлифовальная материалов, М., Машиностроение, 1974г., 258с46."Молоко коровье цельное сухое", ГОСТ 4495-7547. "Молоко обезжиренное сухое", ГХТ 10 970-74 .

44. Ольховикова Б.Н. Исследование химического состава нерастворимого осадка сухого молока, т.1, ч.1- Л., 1973, с.56-60.

45. Ольховикова В.Н., Панасенков Н.С., Количественные изменения нерастворимой части молока в процессе производства сухого молока, Э - М., Молочноконсервная промышленность, ЦНИИТЭИмя-сополпром, № 3, 1972, с.57-62.

46. Ольховикова В.Н., Панасенков Н.С. Изменение нерастворимого осадка при производстве сухого молока, Молочная промьпплен-ность, № II, 1973, с.19-20

47. Ольховикова В.Н., Жирнова В.А. Электронномикроскопические исследования сухого молочного осадка по этапам производства сухого цельного молока. Труды Омского СХ института,1977, т.170, с.55-57.

48. Патент Великобритании № I5II6I9, 1978.53.